Von der Zelle zum Photovoltaikmodul: ein neues Labor in Bozen

Vergleicht man es mit einem Rezept, beginnt die Herstellung eines Prototyps eines hochwertigen Photovoltaikmoduls mit der sorgfältigen Auswahl der Zutaten. Wie viel Licht lassen die Schichten durch, die die Zellen schützen? Wie verhalten sie sich bei verschiedenen Temperaturen und wie schnell altern sie? Im Labor von Eurac Research können die Materialien im Detail untersucht werden, bevor sie zusammengesetzt werden. Die Zellen werden auf Teflonplatten ausgelegt und mit leitendem Klebeband verbunden, das die erzeugte elektrische Energie aufnimmt. Dann werden sie mit so genannten „Verkapselungsmaterialien“ umhüllt – polymere Materialien, die sie schützen sollen. Es folgen die äußeren Schichten: der Träger an der Basis und das Deckglas, das transparent oder farbig sein kann, um sich besser in die Architektur von Gebäuden einzufügen. Das so zusammengesetzte Modul wird im Laminator, einer Art Ofen, bei der richtigen Temperatur und für die notwendige Zeit „gebacken“. Abschließend wird das entstandene Modul analysiert – im Indoor-Labor, aber auch im Außenbereich, wo eine reale Anlage nachgebildet ist.

Das Labor ist speziell darauf ausgerichtet, Unternehmen bei der Entwicklung von maßgeschneiderten Modulen für spezielle Anforderungen zu unterstützen. Dazu gehören zum Beispiel Module mit farbigem Glas, die sich in besondere architektonische Kontexte einfügen sollen, oder Module für die Agro-Photovoltaik, die auf landwirtschaftlichen Anbauflächen installiert werden und Energie erzeugen sollen, ohne die Sonneneinstrahlung auf die Pflanzen vollständig abzuschirmen. „Vor der Umstellung einer Produktionslinie können die Modulhersteller die Änderungen, die sie einführen möchten, testen und ihre Wirksamkeit messen“, erklärt David Moser, Leiter der Photovoltaik-Forschungsgruppe von Eurac Research. „Es handelt sich um eine Infrastruktur, die Forschung und Unternehmen miteinander verbindet, aber auch verschiedene Unternehmen von Produktion und Anwendung zusammenbringen kann, die zusammenarbeiten möchten und die hier die Wirksamkeit ihrer Produkte in einzelnen Photovoltaik-Moduls testen können.“ „Die Photovoltaik ist ein Schlüsselsektor für die Energieerzeugung der Zukunft. Die Produktionskosten sind in den letzten Jahren drastisch gesunken, und es bedarf nun der Innovation, um die Produkte weiter nach Anwendung weiter zu differenzieren. Diese Infrastruktur vervollständigt die Palette der Prüf- und Beratungsdienstleistungen, die wir Unternehmen anbieten können: Wir können Prototypen von Modulen herstellen und untersuchen, ihre Leistung mit akkreditierten Tests messen und sie beschleunigten Alterungszyklen unterziehen. Wir können sie auf Strukturen installieren, die Gebäude oder komplexe Fassadensysteme nachbilden, ihre Leistung und Zuverlässigkeit weiter überwachen und ihre Integration in Stromnetze in Kombination mit verschiedenen Steuerungs- und Speichersystemen untersuchen. Die Vielfalt der Tests, die wir anbieten, macht dieses Labor für Industriekunden in Italien und darüber hinaus attraktiv“, bemerkt Wolfram Sparber, Leiter des Instituts für Erneuerbare Energie von Eurac Research.

„Mit diesem Labor baut Südtirol seine Position als nationales und europäisches Innovationszentrum für Photovoltaik weiter aus. Die Forscher und Forscherinnen haben bereits Kontakte zu zahlreichen Unternehmen, die daran interessiert sind, ihre Technologien hierher zu bringen, um sie zu optimieren. Es ist ein entscheidender Moment für den Sektor: Nach Angaben der Vereinigung Solar Power Europe wurden in den EU-Ländern im Jahr 2023 Anlagen installiert, die 56 Gigawatt Solarstrom produzieren, und Italien gehört erstmals zu den Ländern mit den meisten neuen Installationen. Allerdings wird nur ein kleiner Teil der Module in Europa hergestellt. Um die Photovoltaik-Industrie weiter anzukurbeln, kann die Forschung eine entscheidende Rolle spielen“, sagt Hubert Hofer, stellvertretender Direktor des NOI Techpark.

„Ab heute verfügen wir über ein neues Instrument zur Stärkung der öffentlich-privaten Forschung im Bereich der erneuerbaren Energien, die eine tragende Rolle beim Übergang hin zu einem nachhaltigen Entwicklungsmodell in Italien einnimmt“, so Francesco Cupertino, Rektor der Polytechnischen Universität Bari und Vorsitzender des Verwaltungsrats der NEST-Stiftung. „Dank der Gelder aus dem PNRR-Fond können wir zum Aufbau eines nationalen Netzes von Spitzeninfrastrukturen, wie dem Labor von Eurac Research, beitragen. Hier fließt multidisziplinäres Wissen zusammen, das für die Verwirklichung der großen Ziele der kommenden Jahre wichtig sein wird und auch über den PNRR hinausgeht. Durch die Zusammenarbeit zwischen Universitäten, Unternehmen und Forschungseinrichtungen können wir das italienische Ökosystem aus Innovation und Wissen fördern. Dieses Modell der Zusammenarbeit“, so Cupertino abschließend, „wird der Schlüssel zum Erfolg für die Entwicklung neuer Technologien und Kompetenzen sein, die für die Energiewende erforderlich sind, und dient als Modell für die weiteren Entwicklungen der Zukunft.“

Die zweite Ausgabe der Konferenz des italienischen Photovoltaik-Netzwerks für Forschung und Innovation Rete IFV war der ideale Rahmen für die Einweihung dieses Labors. Ziel des 2017 gegründeten Netzwerks, das die Zusammenarbeit zwischen italienischen Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen fördert, ist es, den Einfluss der Forschung auf die Neubelebung der Photovoltaikproduktion und die Energiewende in Italien zu verstärken.